Question

Ⅰ．2007年诺贝尔化学奖授予善于做“表面文章”的德国科学家格哈德?埃特尔一，以表彰他在表面化学研究领域作出的开拓性贡献．他的成就之一是证实了气体在固体催化剂表面进行的反应过程，开创了表面化学的方法论．
（1）某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下，按下列流程探究不同催化剂对NH₃还原NO反应的催化性能．

若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装载不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体通过滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的体积、浓度均相同）．为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是

 

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（2）为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置．净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如下图所示．

在汽车的排气管上安装“催化转化器”（用铂、钯合金作催化剂），它的作用是使CO、NO反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧．
①写出上述变化中的总化学反应方程式：

 

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②用CH₄催化还原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂
若1molCH₄还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H₂=

 

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（3）①有人认为：该研究可以使氨的合成反应，在铁催化剂表面进行时的效率大大提高，从而使原料的转化率大大提高．请你应用化学基本理论对此观点进行评价：

 

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②氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨气的反应过程可表示如下图所示，正确的顺序为

 

A．①②③④⑤B．②①③④⑤C．④⑤③②①D．⑤④③②①
Ⅱ．A、B、C、D、E五种物质含有同一元素X，在一定条件下它们有如下转化关系，若A、B、C、D为气体且其中有一种为有色气体，E为液体，回答下列问题．

（1）B中只含两种元素，且两种元素的序数相差6，当B和E在空气中相遇时能形成大量的白烟，则D的分子式为

 

（2）当小心加热B与E化合时生成的物质F时，可得到一种与CO₂具有相同原子数目和电子数目的气体G和另一种无色无味的液体H，写出相应的化学方程式

 

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Answer 1

分析：Ⅰ、（1）、催化剂不同催化效果不同，可将经催化反应后的混合气体通过滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的体积、浓度均相同），测量并记录的溶液显色的时间；
（2）、①、CO、NO和氧气反应生成了CO₂和N₂，反应的化学反应方程式：2NO+O₂+4CO

催化剂  .

4CO₂+N₂
②、写出CH₄还原NO₂至N₂的热化学方程式，然后结合CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1反应，求算出△H₂；
（3）、①、催化剂只能加快反应速度，不能改变化学平衡；
②、在催化剂表面合成氨反应过程的顺序为氮气分子和氢气分子向催化剂表面靠近，吸附在催化剂的表面，在催化剂的作用下分解成氢原子和氮原子，重新结合成氨分子，再离开催化剂表面；
Ⅱ、（1）、B和E在空气中相遇时能形成大量的白烟，气体氨气的性质，故B是氨气，从而推出C是一氧化氮、D是二氧化氮、E是硝酸；
（2）、B与E化合时生成NH₄NO₃，根据信息写出反应：NH₄NO₃

△   .

N₂O+2H₂O．

解答：I（1）溶液显色的时间不同，说明催化剂的催化效果不同；
故答案为：溶液显色所需要的时间；溶液显色所需要的时间．
（2）①根据图示，CO、NO和氧气反应生成了CO₂和N₂，反应的化学方程式为：2NO+O₂+4CO

催化剂  .

4CO₂+N₂；
故答案为：2NO+O₂+4CO

催化剂  .

4CO₂+N₂；
②1molCH₄还原NO₂至N₂，热化学方程式是：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₃=-867kJ?mol^-1；结合热化学方程式CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1，可以得出：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=-1160 kJ?mol^-1；
故答案为：-1160 kJ?mol^-1；
（3）①该研究只能提高化学反应速率，不能使化学平衡发生移动
图①表示出新分子与催化剂分离，应为变化过程的最后环节；
图②中形成了氨气分子，应为原子重新组合成新分子的过程；
图③所示为附在催化剂表面的原子，此图应该是变化中分解成原子的一个过程；
图④中分子仍然为原反应物的分子，和图⑤相比较，可判断是反应物与催化剂相结合的一个过程；
图⑤中的分子仍为氮气分子和氢气分子，且反应物分子还没接触到催化剂，此图应表示反应最初的过程；
正确的顺序为：⑤④③②①；
故选D；
II、（1）B中只含两种元素，且两种元素的序数相差6，当B和E在空气中相遇时能形成大量的白烟，可知道B是氨气，E为硝酸、C是一氧化氮、D是二氧化氮；
故答案为：NO₂；
（2）B是氨气，E是硝酸，反应生成F硝酸铵，硝酸铵加热分解生成了与CO₂具有相同原子数目和电子数目的气体G和另一种无色无味的液体，无色液体是水，G为N₂O，反应方程式是：HNH₄NO3

△   .

N₂O+2H₂O；
故答案为：HNH₄NO3

△   .

N₂O+2H₂O．

点评：本题考查了如何正确书写化学方程式方面的内容，正确解读题目给出的信息是解决信息性题目的关键，要善于从信息中捕捉最有效的信息用来处理问题．